初中物理探究影响物体动能大小的因素实验题

汽车超载、超速是造成重大交通事故的重要原因。某物理兴趣小组决定对超载超速问题进行模拟探究。如图，将小车从同一斜面上由静止开始滑下，推动同一木块向前移动一段距离后停下，完成甲、乙、丙三次实验。其中h ₁＝h ₃＞h ₂，m ₁＝m ₂＜m ₃。请根据实验现象完成下列问题。

（1）实验中超载、超速带来的危害程度是通过 　                　来表示的；

（2）研究超载带来的危害程度时，选择甲、乙、丙三次实验中的 　                　进行比较；

（3）研究超速带来的危害程度时，选择甲、乙、丙三次实验中的 　                　进行比较；

（4）若本实验中水平面绝对光滑，则 　                　（选填"能"或"不能"）得出正确结论。

某实验小组在“探究影响动能大小的因素”实验中，准备的器材有：质量分别为 $m$、 $2m$两个钢球，木块和斜面等。实验过程如图：

（1）本实验是通过　              　来反映钢球动能大小的。

（2）为了探究物体动能大小与质量的关系，应选择　      　两图进行实验分析。

（3）实验中为了探究动能大小与速度的关系，应让质量相同的钢球，从同一斜面　   　（填“相同高度”或“不同高度”）由静止滚下。实验现象表明：当质量一定时，钢球速度越大，动能越　       　。这个结论可用解释汽车　      　（填“超速”或“超载”）带来的危害。

（4）实验装置中，如果水平面光滑，能否完成本实验的探究内容？并说明理由。　                       　。

小明在“探究物体的动能大小跟哪些因素有关”的实验中，选用质量不同两个钢球 $m$和 $M(M$的质量大于 $m)$，分别不从同的高度 $h$和 $H(H>h)$静止开始放下，观察木块 $B$被撞击后移动的距离。实验过程如图所示。

（1）小明通过观察木块 $B$移动的距离长短，来判断小球动能的大小，他利用的研究方法是　　（选填“控制变量法”或“转换法” $)$；若水平面绝对光滑，本实验将　　（选填“能”或“不能” $)$达到探究目的。

（2）由甲、乙图可得实验结论：物体的动能大小与　　有关。

（3）小明根据甲、丙两图得出结论：物体的动能大小与质量有关，她的看法是否正确？　　（选填“正确”或“错误” $)$，理由是：　　。

小明同学猜想动能的大小可能与物体质量和运动速度有关，于是他设计了如图所示的实验，让小球沿同一光滑斜面向下运动，与放在水平面上的纸盒相碰，纸盒在水了如图平面上移动一段距离后静止。

（1）图甲是控制两球的　　相等，探究的是动能与　　的关系。

（2）图乙中让不同质量的两个小球从同一高度滚下的目的是两球到达水平面时，具有相同的　　，选用图乙探究的是动能与　　的关系。

（3）由甲、乙两实验得出物体动能的大小与物体质量和运动速度　　（选填“有”或“无” $)$关。

在探究“物体动能与其速度大小关系”的实验中，如图所示，同一个小车分别从同一斜面的不同高度由静止滑下，撞击静止在水平木板上的同一木块，木块被撞后在相同木板上运动一段距离后停下来，请你回答下列问题：

（1）小芳正确操作实验，观察到小车滑下的高度越高，木块运动的距离越　　，说明木块被撞后动能越　　。木块在木板上运动过程中，第一次受到的摩擦力为 $f_1$，第二次受到的摩擦力为 $f_2$，则 $f_1$与 $f_2$的大小关系是 $f_1$　　 $f_2$（选填“ $>$”、“ $<$”或“ $=$” $)$

（2）小芳利用上述器材探究“阻力对物体运动的影响”，为了完成该实验，还需要增加的器材有　　（选填“砝码”、“毛巾”或“弹簧测力计” $)$。每次让小车从同一高度由静止滑下，记下木块最终停在不同水平面上的位置，可知木块受到的阻力越小，运动的距离越　　。

如图甲所示是小张“探究物体的动能与哪些因素有关”的实验装置。

（1）小张让大小不同的实心钢球从同一斜面上相同的高度处由静止滚下，在水平面上运动并推动木块移动，是为了探究动能大小与　　的关系；

（2）同班同学小红发现，木块被钢球撞击后移动的距离没有其他同学的明显，认为是木块太重导致滑动摩擦力过大的原因造成。为了验证猜测，小红设计了如图乙所示“探究滑动摩擦力与压力大小关系”的实验，当接触面粗糙程度不变，用弹簧测力计拉动木块匀速直线运动时，通过多次实验得到了表格中的相关数据，请你根据表中数据帮她分析并得出，滑动摩擦力 $f$与压力 $F$之间的数量关系式为　　。

实验次数	1	2	3	4	5
木块对木板压力 $F/N$	2	3	4	5	6
弹簧测力计读数 $f/N$	0.6	0.9	1.2	1.5	1.8

如图所示是“探究物体动能的大小与什么因素有关”的实验装置。实验中，让同一个钢球从斜面上的不用高度由静止滚下，碰到同一木块。

（1）实验中，通过观察　　来判断钢球动能的大小。

（2）实验中，让同一个钢球从斜面上的不同高度由静止滚下，是为了探究钢球动能的大小与其　　的关系。

（3）如果水平面是光滑的，木块收到钢球撞击后将做　　。

（4）本实验的科学研究方法用到了控制变量法，在你所学的物理探究实验中，哪些实验也用到了这个研究方法，请举一例：　　。

如图所示，钢球从高 $h$处的斜槽上由静止滚下，在水平面上运动，运动的钢球 $A$碰上木块 $B$后，能将 $B$撞出一段距离 $S$．再让同一钢球从高 $1.5h$处由静止滚下，重复第一次实验。实验表明：质量相同时，钢球的速度越　　，木块 $B$被撞得越远。在两次实验中木块移动时受到的摩擦力分别为 $f_h$、 $f_{1.5h}$，则 $f_h$　　 $f_{1.5h}$（选填“ $>$”、“ $=$”或“ $<$” $)$。

物体由于　　而具有的能，叫做动能。在“探究物体的动能与哪些因素有关”的实验中，小明提出如下猜想：

$A$．物体的动能可能与物体的质量有关；

$B$．物体的动能可能与物体的速度有关。

设计以下探究实验：让质量为 $m$的小球从高为 $h$的斜槽上滚下，在水平面上运动。运动的小球碰上水平面上静止的木块后，能将木块撞出一段距离 $s$。实验过程如图甲、乙、丙所示。图中 $m_1<m_2$、 $s_1<s_2$、 $s_1<s_3$、 $h_1<h_2$，水平面上所用的木块是同一木块。

（1）通过观察比较　　就可以反映小球动能的大小，这里用到的物理学研究问题的方法是　　法（选填“放大”、“控制变量法”或“转换” $)$

（2）通过比较甲、乙，可初步验证　　（填猜想序号）是正确的；

（3）通过比较　　两次实验，初步验证猜想 $A$是正确的。

（4）实验表明：质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越　　；运动速度相同的物体，质量越大，它的动能也越　　。

小希用如图1所示的实验装置探究影响物体动能大小的因素。

一些物体的动能
行走的牛	约 $60J$
跑百米的运动员	约 $3\times {10}^{2}J$
飞行的步枪子弹	约 $5\times {10}^{8}J$

（1）本实验运用了物理研究方法中的转换法：用　　来表示小球动能的大小。

（2）小希通过实验探究。发现质量和速度都是影响动能大小的因素，得出实验结论后，又提出了新的问题：物体的质量和速度对物体动能的影响一样大吗？小希查阅了相关资料，收集了一些物体的动能（如表所示），结合生活经验分析表中数据，你认为在“质量”和“速度”这两个因素中，对物体动能影响较大的是　　。

（3）如图2为某段道路的标志牌，请结合所学知识解释：

①对机动车限定最高行驶速度：　　。

②对不同车型限定不一样的最高行驶速度：　　。

（4）用如图1中的使用装置和器材探究阻力对物体运动的影响，必须增加的器材是　　（请从以下三个选项中选择）。

$A$．倾斜程度不同的斜面

$B$．粗糙程度不同的水平面

$C$．质量不同的钢球。

如图所示是“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验装置示意图，让小球 $A$从斜面上某点滚下，撞击在水平面上的木块 $B$，木块 $B$移动一段距离。

（1）该实验中所探究物体的动能是指　       　（选填“小球 $A$”或“木块 $B$”）的动能。

（2）实验表明，让小球 $A$分别从斜槽不同高度由静止滚下，高度越大，速度越　       　，木块 $B$被撞得越远。可得结论：质量相同时，小球的速度越　        　，动能越大。

（3）若要研究物体动能与质量的关系，应让不同质量的小球 $A$从斜面　      　高度由静止滚下，观察比较木块 $B$被撞移动的距离。

探究与斜面相关的实验。

（1）如图甲所示，在探究“阻力对物体运动的影响”实验中，将棉布铺在水平木板上，让小车从斜面顶端由静止滑下，观察小车滑行的距离；去掉棉布，重复上述实验。小车在水平面上所受的阻力减小，小车向前滑行的距离　       　。在水平面上两次滑行的全过程，小车速度的减小量　        　。

伽利略对类似实验进行了分析，认识到：运动的物体受到的阻力越小，它运动的时间就越长，它的速度减小得就越　         　。他进一步推测：在理想情况下，如果水平表面绝对光滑，物体受到的阻力为零，这时物体将　         　。

（2）如图乙所示，在探究“物体的动能跟哪些因素有关”实验中，斜面上安装斜槽，水平面上的 $A$处放置一个小木块。让质量不同的钢球从斜槽上的同一高度滚下，发现质量较大的钢球将小木块推得较远，表明它对小木块做的功较　　     。由此可知：　       　相同的物体，质量越大，它的动能越大。

在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，小欣同学设计了如图甲、乙、丙所示的三次实验，让铁球从同一斜面上某处由静止开始向下运动，然后与放在水平面上的纸盒相碰，铁球与纸盒在水平面上共同移动一段距离后静止。

（1）要探究动能大小与物体质量的关系，应保证铁球达到水平面的　　相同，为了达到这一目的所采取的具体操作方法是使小球　　；

（2）选用甲、丙两次实验可以得出的结论是：物体质量相同时，　　。

（3）三次实验中，碰撞前动能最小的是图　　（填“甲”、“乙”或“丙” $)$中的小球，原因是　　；

（4）小欣同学联想到“探究阻力对物体运动的影响”时，也用到了斜面，让小车从斜面顶端由静止滑下，比较在不同表面滑行的距离（如表），小车在三个表面克服摩擦力做功　　（选填“相等”或“不相等” $)$，若水平面绝对光滑，小车将做　　运动。

表面	毛巾	棉布	木板
摩擦力	最大	较大	最小
小车运动距离	最近	较远	最远

图甲是“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验装置图。

（1）实验时小明选用大小不同的实心钢球从同一斜面的同一高度由静止滚下，是为了探究动能大小与　     　的关系。

（2）实验时，若让同一钢球从斜面相同高度处滚下，推动木块在粗糙程度不同的水平面上移动，小明发现水平面越光滑，木块移动的距离越　      　（选填“远”或“近”），若水平面绝对光滑，木块将　        　。

（3）同班的小红同学，发现木块移动的距离没有其他同学的明显，认为是木块太重的原因造成的。为了验证猜测，小红又增加了弹簧测力计、砝码等器材，进行了“滑动摩擦力与压力大小关系”的探究，首先完成了如图乙所示实验，她的下一步操作是　           　。

在研究“物体动能与质量和速度的关系”实验中，将钢球从某一高度由静止释放，钢球摆到竖直位置时，撞击水平木板上的木块，将木块撞出一段距离。

实验次数	钢球质量 $m/g$	钢球下摆高度 $h/\mathit{cm}$	木块滑行距离 $s/\mathit{cm}$
1	20	30	35
2	40	30	65
3	60	30

（1）本实验使钢球获得动能的操作方法是　                                 　。

（2）从上表数据可以看出，实验中控制了　   　相同，从而探究动能与　    　的关系。

（3）第1次实验时若不考虑能量损失，钢球对木块最多可做　       　 $J$的功；第3次实验时，木块被撞后滑出木板无法记录数据，需要重做第三次实验，甲同学建议换用同样较长的木板，乙同学建议换一个较大的木块，丙同学建议降低钢球下摆的高度，你认为应当采用　          　同学的建议。

（4）由上述实验数据和现象可得出结论：　                                  　。